Induksi Elektromagnetik

GInduksi elektromagnetik adalah gejala munculnya ggl induksi dan arus listrik induksi pada suatu penghantar akibat perubahan jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

Apa yang membuat jarum galvano menyimpang ?

Bagaimana hal itu dapat terjadi ?

G

G1G0

Apa yang terjadi dengan jarum galvanometer saat penghantar digerakkan memotong garis – garis gaya magnet ?

Apa yang terjadi saat penghantar digerakkan searah garis – garis gaya magnet ?

Jika ada penyimpangan jarum galvanometer dapat menjelaskan ada apa pada ke dua ujung penghatar yang dihubungkan pada galvanometer

mengapa jarum galvanometer tidak dapat menyimpang ?

Jika jarum galvanometer tidak menyimpang menjelaskan pada kedua ujung penghantar yang dihubungkan dengan galvanometer tidak ada apa ?

Cara menimbulkan GGL Induksi

• Menggerakkan magnet masuk keluar kumparan• Memutar magnet di depan kumparan

G

• Memutus mutus arus pada kumparan primer yang didekatnya terdapat kumparan sekunder

Gdc

AC

• Mengalirkan arus listrik bolak balik pada kumparan primer yang di dekatnya terdapat kumparan sekunder.

G

Arah arus listrik induksi• Arah arus lisrik induksi dapat ditentukan dengan hukum

Lents : Arah arus listrik induksi sedemikian rupa sehingga melawan perubahan medan magnet yang ditimbulkan.

G

Kutub Utara magnet bergerak mendekati kumparan

G

Arah arus listrik induksi

Kutub Utara magnet bergerak menjauhi kumparan

G

Arah arus listrik induksi

Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi

1. GGL Induksi sebanding dengan kecepatan perubahan

flug magnet.G

G

Δt

ΔΦ ε ∞

Faktor yang mempengaruhi besar GGL induksi

1. GGL Induksi sebanding dengan jumlah lilitan

G

G

N ε ∞

Besar GGL Induksi :1. Sebanding dengan jumlah lilitan2. Sebanding dengan kecepatan perubahan

jumlah garis gaya magnet yang memotong kumparan

Δt

ΔΦNε −=

(volt) induksi gglε =lilitanjumlah N =

(Weber/s)magnet gaya garisjumlah perubahan kecepatan Δt

ΔΦ =

contoh

• Sebuah kumparan yang memiliki jumlah lilitan 300 lilitan bila terjadi perubahan jumlah garis gaya magnet di dalam kumparan dari 3000 Wb menjadi 1000 Wb dalam setiap menitnya tentukan besar ggl induksi yang dihasilkan ?

Δt

ΔΦNε −=

volt10000ε60

2000-300ε

60

3000-1000300ε

=

−=

−=

A

CB

D

B

Saat penghantar pada sisi AB berputar 90o sampai di A1B1 maka penghantar AB memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi

Arah arus listrik induksi pada penghantar AB dapat ditetukan sebagai berikut :

Karena penghantar bergerak berlawanan arah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang searah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari B1 ke A1

Saat penghantar pada sisi A1B1 berputar 90o sampai di A2B2 maka penghantar A1B1 memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi

Karena penghantar bergerak searah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang berlawanan arah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari A2 ke B2

1

1

F

B

I

F1

I1

F2

I2

2

2

Generator AC

Generator DC

A

CB

D

B

1

1

I1

F1

Saat penghantar pada sisi AB berputar 180o, penghanta AB memotong garis-garis gaya magnet sehingga pada penghantar AB muncul arus listrik induksi Arah arus listrik induksi pada penghantar AB dapat ditetukan sebagai berikut :Karena penghantar bergerak berlawanan arah jarum jam maka arus listrik induksi harus menghasilkan gaya yang searah jarum jam untuk melawan gerak penghantar. Arus listrik mengalir dari B1 ke A1Arus terputusPenghantar CD menenpai posisi AB dengan arah putaran yang sama arus tetap mengalir ke atas, sehingga aah arus tetap pada satu arah.

Alat-alat yang menggunakan prinsip

induksi elektromagnetik1. Dinamo AC

MagnetCincin luncur

Sikat karbon

Kumparan

V

t

Bentuk gelombang AC

2. Dinamo dc

Magnet

KomutatorCincin belah

Sikat karbon

Kumparan

Bentukgelombang dcV

t

3. Dinamo Sepeda

Roda dinamo

Sumbu dinamo

Magnet

Inti besi

kumparan

4. Transformator

• Bagian utama Transformator

Kumparan primer

Kumparan sekunder

Inti besi

Kumparan primer

Kumparan sekunder

Inti besi

Sumber Tegangan AC

• Alat untuk mengubah tegangan bolak-balik ( AC )

Jenis Transformator1. Transformator step up

Ciri – ciri

Penaik Tegangan

Ns > Np

Vs > Vp

Is < Ip

2. Transformator step down

Ciri – ciri

Penurun Tegangan

Ns < Np

Vs < Vp

Is > Ip

Np NsVp Vs

Np NsVp Vs

Persamaan TransformatorPada trnasformator jumlah lilitan transformator sebanding dengan tegangannya.

Vs

Vp

Ns

Np =• Np = Jumlah lilitan primer• Ns = Jumlah lilitan sekunder• Vp = Tegangan primer• Vs = Tegangan sekunder

Transformator ideal jika energi yang masuk pada transformator sama dengan energi yang keluar dari transformator

Wp = WsVp. Ip . t = Vs . Is . t

Ip

Is

Vs

Vp =• Is = kuat arus sekunder

• Ip = kuat arus primer

Np NsVp Vs

Primer

Masukan

In Put

Dicatu

Dihubungkan pada sumbertegangan

Sekunder

Keluar

Out Put

Hasil

Dihubungkan pada lampu

Lampu

ContohSebuah transformator

memiliki jumlah lilitan primer dan sekunder adalah 6000 lilitan dan 200 lilitan

jika kumparan primer transfomator diberi

tegangan 240 volt maka tegangan yang dihasilkan transformator adalah

6000 Vs = 240 V. 200

JawabVp

Vs=

Np

Ns240 V

Vs=

6000

200

240 V. 200

6000=Vs

8 volt=Vs

Efisiensi Transformator• Efisiensi Transformator adalah perbandingan energi yang

keluar dari transformator dengan energi yang masuk pada transformator

x100%Wp

Wsη =

x100%Pp

Psη =

x100%Ip Vp

Is Vsη =

η = Efisiensi transformatorWs = energi sekunderWp = energi primerPs = daya sekunder

Pp = daya primer

Penggunaan transformator pada transmisi

energi listrik jarak jauh

Generator PLTA

30MW 10000 V

Trafo Step Up

150 kV Trafo Step down

20 kV

Trafo Step down

220 V

Transmisi energi listrik jarak jauh

1. Dengan Arus Besar 2. Dengan Tegangan Tinggi

Bila pada PLTA gambar di atas menghasilkan daya 30 MW dan tegangan yang keluar dari generator 10.000 volt akan di transmisikan jika hambatan kawat untuk transmisi 10 Ω.

V

PI =

volt10.000

watt30.000.000I =

I = 3.000 A kuat arus tinggi Daya yang hilang diperjalanan karena berubah menjadi kalor adalah

Kita tentukan kuat arus transmisi

P = I2 R = 3.0002 . 10 = 90 MW daya yang hilang besar

Kita tentukan kuat arus transmisi

V

PI =

volt150.000

watt30.000.000I =

I = 200 A kuat arus rendah

Daya yang hilang diperjalanan karena berubah menjadi kalor adalah

P = I2 R = 2002 . 10 = 0,4 MW daya yang hilang kecil

Keuntungan Transmisi energi listrik jarak jauh dengan tegangan tinggi :

1.Energi listrik yang hilang kecil

2.Memerlukan kabel yang diameternya kecil sehingga harganya lebih murah